25) Рост зерна при нагреве металла. (при отжиге)

Отжигом чистых металлов называется их нагревание до высокой температуры и последующее медленное охлаждение. Отжиг при достаточно высокой температуре литого чистого металла, состоящего из зёрен, имеющих дендритную структуру, приводит к устранению такой структуры. Это связано с тем, что небольшие количества примесей, распределяются более равномерно в его объёме, а кристаллографическая разориентировка отдельных его частей уменьшается. Если углы между однотипными осями (с одинаковыми индексами) соседних дендритов малы, то дендриты могут объединяться в одно зерно.

При температурах выше 0,3-0,4 Т_пл, когда протекает диффузия, происходит грануляция (спрямление границ) и рост зёрен. Движущей силой грануляции является уменьшение свободной зернограничной энергии. Спрямление границ влечёт за собой уменьшение их площади, а, следовательно, и поверхностной энергии. Анизотропией поверхностного натяжения в данном случае можно пренебречь, т.е. принимаем, что она не зависит от конфигурации и положения границы.

Зернограничная энергия уменьшается не только при грануляции, но и при росте зерна. Под ростом зерна в твёрдом металле подразумевается рост одних зёрен за счёт других, благодаря чему средняя величина зерна увеличивается и, следовательно, уменьшается число зёрен и удельная протяжённость их границ. Процесс роста зёрен часто называют собирательной рекристаллизацией. Собирательная рекристаллизаця идёт при отжиге в металле, осаждённом с помощью электролиза, вакуумным распылением и т.п.

26) Что такое линии Чернова –Людерса и причины их возникновения.

Еще в 1860 г. Людерс, а затем независимо от него Чернов обнаружили, что при растяжении образцов железа и стали на их поверхности образуются специфические фигуры. Чернов связал их возникновение с волнами упругих напряжений. Он обнаружил, что предварительно отполированные образцы становятся матовыми, и пришел к заключению, что мягкая литая сталь обладает драгоценным свойством – способностью фиксировать на своей полированной поверхности рисунок волн упругих напряжений, если усилия превосходят предел упругости.

Рис. 7.1. Линии деформации, выявленные Д.К. Черновым при резке листа и пробивании отверстия: а - лист, из которого вырезали образцы;  е - точками обозначены места, где волны напряжений интерферируют

На рис. 7.1 воспроизводятся оригинальные рисунки из сообщения Чернова. Было обращено внимание на то, что одни линии деформации вогнутые, а другие – выпуклые. Чернов показал, что вогнутые линии связаны с локальными впадинами на поверхности, образующимися в результате действия растягивающих волн напряжений, а выпуклые (локальное выпучивание) – с действием сжимающих напряжений.

В современной трактовке перемещение полос Чернова-Людерса по поверхности деформируемого образца рассматривается как автоволновой процесс. В работе [10] была экспериментально изучена эволюция полей деформаций при распространении полосы Чернова–Людерса по поверхности образца из малоуглеродистой стали при его растяжении. Для измерения в каждой точке деформируемого образца модулей векторов смещении e ru и их компонент ux = uy, ориентированных соответственно параллельно и перпендикулярно направлению приложения нагрузки, использовали метод лазерной спекл-интерферометрии. Анализ полей смещения [10] позволил предложить оригинальную модель образования полос Чернова– Людерса. В соответствии с этой моделью полоса формируется в результате распространения аккомодирующих поворотов по образцу в тот момент, когда микросдвиги охватили его полностью.

Ротационные процессы существенно изменяют состояние поверхности деформируемого образца, а следовательно и условия рассеяния света на ней. Подтверждением связи распространения полос Чернова–Людерса с волновой природой пластической деформации является совпадение скоростей распространения этих волн и фронта полосы. Последнюю измеряют путем регистрации распространения полосы на видеопленку.